Tập bài giảng “Hàn đắp và phun phủ” được biên soạn dựa theo chương trình môn học “Hàn đắp và phun phủ” dùng cho đào tạo bậc kỹ sư, cao đẳng công nghệ hàn thuộc bộ môn Hàn - Khoa Cơ khí - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định. Nội dung tập bài giảng gồm có 2 chương, chương 1 tổng quan về công nghệ phun phủ & hàn đắp, chương 2 phục hồi và bảo vệ bề mặt kim loại bằng phun phủ và hàn đắp. Mời các bạn cùng tham khảo.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ & HÀN ĐẮP
Thực chất, đặc điểm của phun phủ và hàn đắp
1.1.1 Thực chất, đặc điểm của phun phủ
Phun kim loại, hay còn được biết đến với tên gọi kim loại hóa (Metallization), là một kỹ thuật quan trọng trong ngành công nghiệp Phương pháp này được phát triển bởi kỹ sư cơ khí người Thụy Sĩ U M Schoop, người đã phát hiện ra quy trình này vào năm 1909.
Phun phủ là một công nghệ tiên tiến sử dụng vật liệu rắn như bột, dây hoặc thanh để tạo ra lớp phủ kim loại dày Quy trình này diễn ra khi các vật liệu được đưa vào dòng năng lượng cao như khí cháy, hồ quang hoặc plasma, làm nóng chảy một phần hoặc toàn bộ chúng Sau đó, vật liệu được phân tán thành các hạt rất nhỏ và được tăng tốc để bám lên bề mặt đã được chuẩn bị sạch, tạo thành các lớp kim loại chồng lên nhau.
Ví dụ 1: Trên hình 1.1 là sơ đồ nguyên lý làm việc của đầu phun kim loại dây (đốt chảy kim loại bằng ngọn khí cháy).
Hình 1.1 Phun dây bằng ngọn lửa khí cháy
1 Dây phun; 2 Ngọn lửa khí cháy; 3 Đầu dây nóng chảy;4 Dòng không khí nén
5 Hạt kim loại; 6 Lớp phủ; 7 Kim loại nền; 8 Đầu bép Ở đây kim loại được đưa vào trong đầu phun dưới dạng dây có đường kính khoảng 1,2 ÷ 3 mm.
Các ống dẫn khí oxy, axêtylen và không khí nén có áp suất khoảng 5-6atm, tạo ra ngọn lửa hàn khí khi cháy Ngọn lửa làm nóng chảy đầu dây, trong khi không khí nén thổi giọt kim loại lỏng với tốc độ 100-200m/s, bắn lên bề mặt vật đắp Sự dịch chuyển của dây được thực hiện bằng cơ cấu dịch chuyển cơ khí Lớp kim loại phủ có độ cứng và dòn hơn kim loại dây, với sức bền kéo và liên kết với vật liệu cơ sở thấp Tuy nhiên, lớp phủ có tính chịu mài mòn và khả năng giữ dầu Để tăng độ bám dính của lớp phủ, bề mặt cơ sở cần được làm sạch và chuẩn bị bằng các phương pháp như gia công cơ khí, phun bi, gại điện Sau khi làm sạch và tạo nhấp nhô, cần tiến hành phun trong vòng 2 giờ để tránh ôxyt hóa bề mặt.
Kim loại hoặc hợp kim không thể tạo thành dây có thể được sử dụng dưới dạng bột thông qua các đầu phun bột kim loại.
Trên hình 1.2 là sơ đồ nguyên lý làm việc của đầu phun bằng hồ quang điện
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của đầu phun bằng hồ quang điện
1 Đầu kẹp cáp điện; 2 Ống dẫn dây phun
Sơ đồ nguyên lý của máy phun hồ quang điện được thể hiện trong hình 1.2, trong đó dây phun được cung cấp qua hai ống dẫn dây 2, đồng thời cũng đóng vai trò là dây dẫn điện Khi hai đầu dây chạm nhau, hồ quang sẽ xuất hiện, và ống dẫn không khí nén được đặt giữa hai ống dẫn dây.
Luồng không khí nén thổi tách các giọt kim loại khỏi các điện cực tạo thành các phần tử kim loại nóng chảy bám vào bề mặt vật phun.
Máy phun hồ quang điện có khả năng hoạt động với cả dòng điện một chiều và xoay chiều, tuy nhiên, dòng điện một chiều mang lại sự ổn định cho hồ quang, tạo ra lớp phun có cấu trúc hạt mịn và năng suất cao Việc sử dụng điện thế tần số cao giúp duy trì ổn định cho hồ quang, với các dây phun có đường kính từ 0,8 đến 2,0 mm Phương pháp phun hồ quang điện nổi bật với năng suất cao, có thể đạt tới 36 kg/h khi sử dụng dòng điện 750 A, vượt trội hơn so với phun ngọn lửa khí, đồng thời lớp phun cũng có độ bám tốt hơn Ngoài ra, việc kết hợp hai dây phun kim loại khác nhau cho phép tạo ra lớp phun hợp kim, trong khi chi phí vận hành máy phun không quá cao Tuy nhiên, cần lưu ý khi phun với hai dây kim loại khác nhau để đảm bảo chất lượng lớp phun.
Phương pháp phun có nhược điểm là gây ra quá nhiệt và oxi hóa vật liệu khi tốc độ cấp dây phun thấp Hơn nữa, nhiệt lượng lớn từ hồ quang có thể làm giảm đáng kể hàm lượng cacbon trong lớp phủ do cháy các nguyên tố hợp kim.
Để đạt được hiệu quả tối ưu trong quá trình sản xuất, cần sử dụng dây phun có hàm lượng lớn các nguyên tố hợp kim, mặc dù giá thành của loại dây này cao gấp ba lần so với dây thông thường Sự giảm thiểu silic và mangan từ 10 đến 15% cũng yêu cầu sự chú ý đặc biệt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Hiện nay, các đầu phun với ngọn lửa plasma được sử dụng để phun các kim loại có điểm nóng chảy cao như volfram, môlipđen và crôm Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc phủ lớp cho ngành kỹ thuật tên lửa, kỹ thuật điện (phủ vật liệu không dẫn điện) và gia công các cơ cấu chịu nhiệt độ cao.
Phun kim loại là một phương pháp hiệu quả để phủ các kim loại nguyên chất, hợp kim và vật liệu phi kim lên bề mặt kim loại hoặc vật cứng khác Kỹ thuật này cho phép tạo ra các lớp dẫn điện trên bề mặt không dẫn điện, đồng thời tạo ra các lớp chịu nhiệt, mang lại nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật.
Nguồn năng lượng cách ly với bề mặt chi tiết giúp duy trì nhiệt độ bề mặt từ 80 đến 100 độ C Điều này cho phép phủ các vật liệu khác lên bề mặt vật liệu dễ cháy như gỗ, vải, giấy và polyme, nhờ vào việc lựa chọn vật liệu phủ và công nghệ phù hợp.
Lớp phủ cấu trúc dạng lớp được hình thành khi các hạt vật liệu nóng chảy hoặc mềm tác động lên bề mặt chi tiết với động năng cao, dẫn đến sự biến dạng đáng kể.
Dưới tác động của dòng vật chất có năng lượng cao, các hạt rắn sẽ thay đổi thành phần và tính chất Do đó, lớp phủ thu được không nhất thiết phải giống với thành phần của vật liệu phun ban đầu.
Công nghệ phun phủ với tính năng cơ động cao cho phép thiết bị dễ dàng di chuyển và xách tay, phù hợp cho nhiều loại chi tiết Nó cũng có khả năng xử lý tại chỗ và cục bộ cho các kết cấu lớn, đồng thời tạo lớp phủ cho các chi tiết phức tạp nhờ vào việc sử dụng các đồ gá điều khiển tự động.
Trong quá trình sửa chữa và phục hồi các chi tiết, người ta thường sử dụng các lớp vật liệu chống mài mòn như thép không gỉ, đồng, đồng thau, nhôm và hợp kim niken để bảo vệ và cải thiện độ bền Ngoài ra, việc sửa chữa các khuyết tật của vật đúc cũng là một phần quan trọng trong quy trình này.
Trang thiết bị d ùng t rong hàn đắp v à phun phủ
1.2.1 Trang thiết bị dùng trong hàn đắp
1.2.1.1 Thiết bị hàn điện hồ quang tay a Yêu cầu chung đối với nguồn điện hàn.
Nguồn điện hàn trong hàn hồ quang tay có thể sử dụng điện xoay chiều hoặc một chiều Để đảm bảo hiệu quả hàn, nguồn điện và máy hàn cần đáp ứng các tiêu chuẩn chung nhất định.
-Điện áp không tải phải U h < U 0 < 80 V.
-Đối với máy hàn xoay chiều:
-Đối với máy hàn một chiều:
- Có khả năng chịu quá tải khi ngắn mạch
- Có khả năng điều chỉnh dòngđiện hàn trong phạm vi rộng.
Máy hàn lý tưởng cần có khối lượng nhỏ, hệ số hữu ích cao, giá thành hợp lý, dễ sử dụng và thuận tiện cho việc sửa chữa Trong đó, thiết bị hàn điện hồ quang tay là một trong những loại máy hàn phổ biến và được phân loại dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và ứng dụng khác nhau.
- Thiết bị hàn hồ quang điện xoay chiều:
Hình 1.5Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp hàn xoay chiều
Không có ký hiệu (-), (+) tại đầu thứ cấp.
- Thiết bị hàn hồ quang điện một chiều:
Hình 1.6Sơ đồ nguyên lý máy hàn một chiều
Có ký hiệu (-), (+) tại đầu thứ cấp
1.2.1.2 Thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ
Hình 1.7 Sơ đồ khối máy hàn trong môi trường khí bảo vệ điện cực nóng chảy
(2) Núm điều khiển điện áp hàn;
(3) Chai đượng khí CO2 hóa lỏng hoặc khí Ar;
(4) Van giảm áp khí CO2 hoặc khí Ar;
(5) Dây dẫn khí bảo vệ ra hệ hộp điều khiển số (7);
(6) Cuộn dây điện cực và giá đỡ cuộn dây;
(7) Hộp điều khiển (Hệ thống điều khiển);
(8) Núm điều khiển tốc độ cấp dây điện cực;
(9) Dây dẫn khí bảo vệ từ hộp điều khiển ra mỏ hàn;
(10) Dây điều khiển mỏ hàn (súng hàn);
(11) Dây điều khiển Contactor đóng ngắt nguồn hàn;
(12) Dây cấp điện nguồn 110 [V] cho hộp điều khiển;
(13) Cơ cấu cấp dây điện cực;
(14) Mỏ hàn và dây cáp mỏ hàn;
1.2.1.3 Thiết bị hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ
Nguồn hàn trong máy hàn TIG có thể là một chiều hoặc xoay chiều với đặc tính ngoài dốc (kiểu CC), giúp duy trì dòng điện hàn ổn định Khi độ dài hồ quang thay đổi, nguồn hàn đảm bảo hồ quang cháy ổn định trong quá trình hàn Do đó, điện áp không tải của nguồn hàn cần cao hơn điện áp hồ quang.
+ Mỏ hàn có chức năng:
- Kẹp chặt điện cực không nóng chảy, có đường kính từ (0,8 6)mm.
- Cấp nguồn khí bảo vệ vùng hàn.
- Cấp nguồn nước làm mát cho mỏ hàn.
+ Bình chứa nước làm mát.
+ Hộp điều khiển từ xa.
Ngày nay, trên thị trường có nhiều loại máy hàn khác nhau, nhưng việc chọn lựa máy hàn TIG phù hợp với yêu cầu công việc là rất quan trọng.
Việc chọn đặc tính dòng điện đầu ra của máy hàn là rất quan trọng, vì loại điện áp và dòng điện cần thiết sẽ xác định quá trình hàn Do đó, cần lựa chọn máy hàn có nguồn điện đầu ra phù hợp với yêu cầu công việc Ngoài ra, cần lưu ý rằng đặc tính nguồn điện đầu ra phải nằm trong chu kỳ tải cho phép của máy hàn.
Máy hàn có công suất nhỏ thường có dòng điện đầu ra yêu cầu 200 A hoặc nhỏ hơn, hoạt động chủ yếu với nguồn điện một pha và chu kỳ tải 60% hoặc thấp hơn Loại máy này rất phù hợp cho các cửa hàng và gara sửa chữa, nơi thường sử dụng lưới điện một pha Một số máy hàn nhỏ hơn còn có khả năng sử dụng điện áp sơ cấp xoay chiều 115 V, trong khi các loại khác có thể sử dụng điện áp đầu vào sơ cấp 230 V hoặc cao hơn.
Máy hàn TIG với dòng điện đầu ra một chiều lớn hơn được sử dụng để hàn các tấm kim loại dày và lớn, cũng như các kết cấu thép trong xây dựng và chế tạo máy Để đạt chất lượng hàn cao, thường cần nguồn điện đầu vào sơ cấp xoay chiều 3 pha, mà hầu hết các khu công nghiệp đều được cung cấp Những máy hàn này có cường độ dòng điện lớn hơn 200 A và thường có chu kỳ tải lên tới 100%.
1.2.2 Trang thiết bị dùng trong phun phủ
Các loại máy nén khí phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Lưu lượng khí tối thiểu cần thiết là 10m3/h (tương đương 1,7 m3/p), đảm bảo đủ cho việc phun kim loại và phun cát làm sạch, với lưu lượng phun cát dao động từ 0,8 đến 1,2 m3/p Đối với phun thép, lưu lượng khí yêu cầu là từ 0,8 đến 0,9 m3/p.
Bảo đảm áp suất ổn định liên tục: khi làm việc từ 6 –8 kG/cm2.
Bảng 1.1 trình bày các loại máy nén khí phổ biến tại Việt Nam, cùng với đặc tính kỹ thuật của chúng, đặc biệt là cho ứng dụng phun kim loại Đối với các nhà máy sử dụng hệ thống đường ống dẫn khí nén, cần lưu ý đến tổn thất khí nén từ trạm nén đến vị trí phun Do đó, việc chọn đường kính ống dẫn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo đạt được áp lực khí nén yêu cầu, như được nêu trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Đường kính ống dẫn khí nén cho phun kim loại
Sau khi máy nén khí ép không khí, áp lực sẽ dao động mạnh mẽ Vì vậy, việc sử dụng bình chứa khí là cần thiết để duy trì áp lực ổn định trong quá trình phun kim loại.
Thể tích của bình chứa khí tuỳ theo lưu lượng của máy nén khí để đạt được sự cân bằng độ thay đổi của áp suất.
Hình 1.9 trình bày kích thước chính của các bình chứa khí phục vụ cho việc phun kim loại Khi được đưa vào sử dụng tại các phân xưởng, các loại bình này cần phải được đăng kiểm theo quy định của bộ.
Thể tích bình được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
Hình 1.9 Bình chứa khí Trong đó: Vt- thể tích của bình chứa khí (m 3 )
V– lưu lượng máy nén khí (m 3 /P) Dựa theo công thức (1) đó, người ta đã thiết kế và chế tạo một số bình chứa khí có kích thước theo bảng 1.3.
Bảng 1.3 Kích thước các bình chứa khí áp lực 6 –8 kG/cm2
1.2.2.3 Nguồn điện để phun phủ
Nguồn điện dùng cho quá trình phun có thể là nguồn điện một chiều hoặc xoay chiều, máy phat điện hàn một chiều, máy hàn chỉnh lưu…
Thực nghiệm đã xácđịnh ảnh hưởng của nguồn đến quá trình làm việc của đầu phun cũng như đến chất lượng của lớp phun.
Khi sử dụng nguồn điện một chiều với đầu phun có tốc độ đẩy dây không đổi, quá trình làm việc sẽ duy trì sự ổn định của hồ quang Điều này đặc biệt hiệu quả khi nguồn điện có đặc tính ngoài phẳng hoặc thoải đường 1; 2, như thể hiện trong hình 1.10.
Đầu phun này cũng áp dụng cho nguồn xoay chiều, nhưng nếu máy có đặc tuyến dốc, việc gia tăng cường độ dòng điện sẽ không đảm bảo Điều này dẫn đến khó khăn trong việc phóng tia lửa điện hồ quang khi xảy ra chập mạch, thậm chí có thể không xảy ra Kết quả là quá trình hoạt động của súng phun thường bị gián đoạn.
Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này là do tốc độ đẩy dây không thay đổi, dẫn đến việc hai đầu dây phun tiếp xúc với nhau qua một diện tích lớn khi xảy ra chập mạch Do đó, để tạo ra tia lửa điện, cần thiết phải có sự gia tăng đáng kể cường độ dòng điện.
Nguồn điện có đặc tuyến phẳng (1) cho phép khắc phục được vấn đề đó.
Súng phun hàn với tốc độ đẩy dây thay đổi theo điện áp hồ quang giúp ổn định quá trình phun, phù hợp với mọi loại nguồn điện Độ dài ngọn lửa hồ quang cũng thay đổi theo điện thế, tạo ra sự linh hoạt trong quá trình hàn.
S ự hình thành lớp phủ và cấu trúc kim loại lớp phủ
1.3.1Các quan điểm về sự hình thành lớp phủ
1.3.1.1 Lý thuyết của Pospisil-Sehyl
Lý thuyết về lớp phủ kim loại cho thấy rằng lớp phủ này được hình thành từ các giọt kim loại lỏng được phun ra bằng dòng khí nén với tốc độ cao, trung bình khoảng 200 m/s Khi bị phun, các giọt này bị phá vỡ thành nhiều hạt nhỏ, và hình dạng của những hạt này được xác định bởi loại kim loại sử dụng Kim loại có thể được chia thành hai nhóm dựa trên bản chất của chúng.
Các kim loại mà ôxyt của nó khi phun ở thể lỏng thì luôn luôn tạo thành các hạt có dạng hình cầu.
Các kim loại mà ôxyt của nó khi phun ở thể rắn (như nhôm, kẽm) sẽ tạo thành những hạt có dạng không đồng đều (đa cạnh).
Khi các hạt bay, hình dạng của chúng không thay đổi mà chủ yếu chỉ bị oxy hóa Quá trình oxy hóa kim loại bắt đầu từ giai đoạn làm chảy dây phun và trong lúc tạo ra các hạt nhỏ, một phần lớn oxyt được sinh ra Khi các giọt kim loại lỏng tách ra thành các hạt nhỏ, bề mặt của chúng bắt đầu hình thành lớp oxyt Số lượng oxyt có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của lớp phủ.
Quá trình va đập của các hạt là một hiện tượng khó xác định trong thực nghiệm do diễn ra trong khoảng thời gian ngắn, nhưng nó lại có ảnh hưởng đáng kể đến độ bám dính của các phần tử với kim loại nền.
Từ các thực nghiệm, tác giả lý thuyết này đã tính toán và kết luận rằng các phần tử kim loại trên bề mặt phun trong thời điểm va đập ở trạng thái lỏng.
Việc sắp xếp thiết bị và máy móc trong phân xưởng phun kim loại cần đảm bảo tính thuận tiện, nâng cao năng suất lao động và đảm bảo an toàn, đồng thời không gây ô nhiễm môi trường.
Nói chung phân xưởng phun kim loại nên độc lập để tránh ảnh hưởng độc hại, bụi và tiếng ồn do các chi thiết bị làm việc gây ra.
Mặt bằng phân xưởng phun kim loại nên độc lập để tránh ảnh hưởng độc hại, bụi và tiếng ồn do các thiết bị làm việc gây ra.
Mặt bằng của phân xưởng phun kim loại cần đạt các yêu cầu sau:
- Diện tích mặt bằng tối thiểu từ 60-100 m2.
- Các bình chứa khí, lọc khí cần phải đặt nơi hợp lý thuận tiện, dễ thao tác và theo dõi,đảm bảo an toàn về chống nổ, cháy.
- Khu vực phun kim loại cần thoáng khí.
- Tổng hợp trang thiết bị cho phân xưởng phun kim loại cho ở bảng 1.6.
Tác giả giả định rằng năng lượng động năng của các hạt kim loại được cung cấp bởi dòng khí nén, dẫn đến sự thay đổi nhiệt khi va chạm với bề mặt Thực nghiệm cho thấy rằng các hạt kim loại rời khỏi miệng vòi phun sẽ nhanh chóng nguội và đông đặc do tác động của dòng khí nén Trong quá trình va chạm, chúng biến dạng dẻo và liên kết với nhau, hình thành các lớp liên kết.
Tác giả lý thuyết này khẳng định rằng các phần tử kim loại chảy lỏng khi phun sẽ luôn nguội dần, với nhiệt độ trong lòng các tia kim loại chỉ khoảng 50°C đến 100°C trong khoảng cách ngắn từ đầu vòi phun Do đó, tác giả kết luận rằng có thể phun những vật liệu dễ cháy mà không xảy ra hiện tượng cháy trên vật liệu nền.
1.3.1.3 Lý thuyết của Karg, Katsch và Reininger
Lý thuyết này cho rằng các hạt kim loại nguội và đông đặc nhờ vào năng lượng động năng của khí nén Trong quá trình di chuyển từ vòi phun, các hạt này vẫn giữ trạng thái nguội, do đó không xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo.
Tác giả lý thuyết này khẳng định rằng để các hạt phun hàn chặt với nhau, nhiệt độ của chúng cần phải vượt qua nhiệt độ chảy lỏng Điều này có nghĩa là khi va chạm với bề mặt, kim loại trên lớp bề mặt của kim loại nền sẽ được đốt nóng đến nhiệt độ chảy, từ đó tạo ra sự hàn gắn giữa các phần tử và kim loại cơ sở Tuy nhiên, thực tế cho thấy điều này không diễn ra như mong đợi.
1.3.2Cơ cấu hình thành lớp phủ
1.3.2.1 Quá trình chảy, phân tán kim loại phun
Khi phun kim loại bằng hồ quang điện, hai đầu dây kim loại tiếp xúc gây ra sự đoản mạch, làm nóng kim loại đến nhiệt độ chảy Các giọt kim loại nóng chảy sau đó được phủ lên bề mặt điện cực Quá trình khuếch tán giữa kim loại lỏng và môi trường khí diễn ra, ảnh hưởng bởi các yếu tố như ứng suất bề mặt, nội năng, nhiệt độ và hệ số dẫn nhiệt, từ đó tác động đến cấu trúc bên trong và các tính chất khác của kim loại lỏng.
Trong quá trình chảy cũng xảy ra sự đốt cháy một số thành phần hóa học trong kim loại lỏng.
Sự lớn lên của kim loại lỏng xảy ra khi lực động học của dòng không khí nén vượt qua ứng suất bề mặt của kim loại Khi đó, các giọt kim loại sẽ bị tách ra dưới áp lực của dòng khí nén, phân chia thành nhiều hạt nhỏ Những hạt nhỏ này sau đó tạo ra các tia phun kim loại.
Quá trình chảy và phân tán diễn ra rất nhanh chóng, với sự phân tán chỉ kéo dài từ 1/10.000 đến 1/100.000 giây, tạo ra khoảng 7.000 giọt kim loại mỗi giây Hình dạng của các hạt xuất hiện từ sự phân tách giọt kim loại phụ thuộc vào loại kim loại được sử dụng.
Mỗi hạt ngoài kim loại còn có phần trăm tỉ lệ nhất định của các oxyt, các oxyt này có thể chia làm hai loại:
Loại lỏng bao bọc xung quanh hạt và tạo hạt có dạng hình cầu –ví dụ như ở thép.
Loại đặc bị đông đặc rất nhanh và giọt kim loại lỏng không thể tạo ra dạng cầu –ví dụ như nhôm và kẽm.
1.3.2.2 Quá trình bay của các hạt
Quá trình bay của các hạt từ khi bị phân tách khỏi giọt kim loại cho đến khi va chạm với bề mặt phun kim loại diễn ra rất nhanh, chỉ mất khoảng 0,002 đến 0,008 giây Trong suốt thời gian bay, chủ yếu xảy ra hiện tượng oxyt hóa, dẫn đến việc các phần tử kim loại phun bị bao bọc bởi một lớp oxyt, lớp này sẽ dày lên theo khoảng cách bay.
Các hạt kim loại chảy lỏng di chuyển với tốc độ cao trong dòng không khí nén và bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, dẫn đến các phản ứng không đồng nhất Do đó, khi phun kim loại, cần xem xét kỹ lưỡng các vấn đề liên quan.
Các kim loại tách ra ở trạng thái lỏng hay trạng thái đãđặc sệt.
Các phần tử phun luôn bị thay đổi tốc độ bay trong trường gia tốc.
Các hạt luôn phản ứng với môi trường xung quanh chứa ôxy, nitơ, hydro, hơi nước và các thành phần hóa học khác.
Khả năng hòa tan của khí phụ thuộc vào nhiệt độ cũng như áp lực riêng của khí.
1.3.2.3 Sự hình thành lớp phủ bằng kim loại
Quá trình hình thành lớp phủ bằng phun kim loại là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các hiện tượng va đập giữa các phần tử kim loại và bề mặt vật liệu nền Các thí nghiệm và tính toán cho thấy rằng, khi va chạm, các phần tử kim loại ở trạng thái lỏng sẽ bị biến dạng đáng kể, ảnh hưởng đến chất lượng của lớp phủ Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các hiện tượng này là rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình phun kim loại.
Độ bám dính của lớp phủ kim loại
1.4.1 Lực bám dính của các hạt kim loại
1.4.1.1 Lực dính bám của hạt kim loại lỏng lên bề mặt các chất rắn
Khi hạt phun va chạm vào bề mặt chi tiết đang ở trạng thái lỏng, hiện tượng bám dính của giọt lỏng lên bề mặt các chất rắn xảy ra nhờ lực căng bề mặt của giọt kim loại lỏng và môi trường xung quanh.
Hình 1 29 Sự bám dính của giọt lỏng trên vật rắn
1- chất rắn; 2- chất lỏng; 3- không khí Hình 1.29 mô tả sự bám dính của một giọt lỏng lên trên vật rắn.
Nếu gọi: α 12 Là lưc căng giữa giọt lỏng và chất rắn α 23 Lực căng giữa giọt lỏng và không khí α 13 Lực căng giữa chất rắn và không khí
Góc θ giữa giọt lỏng và rắn gọi là góc căng Để cho giọt lỏng giữ lại trạng thái cân bằng thì ta có:
Góc θ phụ thuộc vào bản chất của ba thể và có sự biến đổi theo trạng thái cũng như độ sạch của bề mặt Khi góc căng của thể rắn và thể khí lớn hơn thể lỏng, góc θ sẽ nằm trong khoảng 01 thìθ1
